一种曲面铣削刀具及其使用方法与流程

本申请属于金属切削，具体涉及一种曲面铣削刀具及其使用方法。

背景技术：

1、盖盘叶轮拐角曲面清根加工在离心压缩机加工总工时中占比高达30％以上，一直是金属切削领域的难点，包括以下几个方面：拐角曲面数量多且曲率大，盖盘叶轮直径1m左右，拐角曲率半径多为16mm、20mm和25mm；切削余量大且分布不均匀，拐角加工余量是前一道叶轮流道加工工序中，大直径刀具加工后的材料残余，远大于精加工余量；因加工盖盘叶轮需要刀轴后倾推刀加工，受盖盘干涉、叶轮流道几何空间和拐角曲率限制，清根刀具直径小且较长，会致使刀具系统刚性更弱；加工时刀轨沿拐角方向切削深度不断变化，切削载荷较大且不平稳，造成刀具过早失效。

2、目前，盖盘叶轮拐角曲面清根加工多采用传统球头铣刀，参与材料切削的主要是刀尖部位，但传统球头铣刀刀尖部位容屑槽狭窄、线速度极小，清根工况极其恶劣。最终，导致传统球头铣刀清根加工排屑困难、切屑堆积并挤压损坏加工表面，以及切削颤振、加速刀具磨损等弊端。为了避免上述问题，只能沿叶轮流道方向规划多条刀具轨迹，逐渐包络出拐角曲面的工艺，且加工参数选取非常保守，进一步导致拐角曲面出现较多残余脊，难以兼顾清根效率和表面质量。

技术实现思路

1、因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种曲面铣削刀具及其使用方法，其中曲面铣削刀具的容屑槽设置有轴线与刀片相交的通道，使得通道通过高压气体或液体时能够吹扫切屑，避免切屑堆积损伤待加工件表面，从而提高了加工质量。

2、为了解决上述问题，本申请的一方面提供了一种曲面铣削刀具，包括刀柄和刀头，所述刀头设置在所述刀柄上，所述刀头的顶部具有削顶平面，所述削顶平面的外侧周向为内凹结构，形成环形内凹面，所述环形内凹面上沿周向方向均匀设置有至少三个容屑槽，所述容屑槽包括装配槽室和排屑槽室，所述装配槽室包括第一平面、第二平面和第三平面，所述第一平面和第二平面用于定位刀片，所述第三平面用于固定所述刀片，所述排屑槽室设置有第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述刀片相交，所述刀柄沿轴向方向设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，用于通过吹扫介质；

3、其中，至少部分所述刀片沿第一方向伸出所述容屑槽，以形成第一铣削部；

4、其中，至少部分所述刀片沿第二方向伸出所述容屑槽，以形成第二铣削部。

5、可选的，所述削顶平面与所述刀头的轴线相垂直，所述削顶平面与所述刀柄的间隔距离大于所述刀头的球半径。

6、可选的，所述刀片包括第一切削面和第一导向面，所述第一切削面与所述第一导向面的结合处为所述第一铣削部，所述第一铣削部与所述刀头的轴线在垂直于所述刀头的轴线的平面上呈角度α设置，28°≤α≤32°。

7、可选的，所述第一切削面沿所述第三平面朝向所述刀片的方向相对于所述刀片的宽度方向上的中央逐渐倾斜。

8、可选的，所述第一切削面包括第一圆弧面、第二圆弧面和第三圆弧面；

9、所述第二圆弧面分别与所述第一圆弧面和所述第三圆弧面连接，所述第一圆弧面设置在所述第二圆弧面靠近所述第一铣削部的一侧，所述第三圆弧面设置在所述第二圆弧面远离所述第一铣削部的一侧；

10、所述第一圆弧面所对应的圆心角小于所述第二圆弧面所对应的圆心角，所述第二圆弧面所对应的圆心角小于所述第三圆弧面所对应的圆心角。

11、可选的，所述刀片还包括第二切削面和第二导向面，所述第二切削面与所述第二导向面的结合处为所述第二铣削部，所述第二铣削部与所述削顶平面呈角度β设置，6°≤β≤10°。

12、可选的，所述第二切削面也沿所述第三平面朝向所述刀片的方向相对于所述刀片的宽度方向上的中央逐渐倾斜。

13、可选的，第一切削面和第二切削面的结合处设置有第一过渡面，所述第一过渡面为圆弧面和/或平面；

14、所述第一导向面和所述第二导向面的结合处设置有第二过渡面，所述第二过渡面也为圆弧面和/或平面。

15、可选的，所述第一导向面和所述第二导向面为斜面，所述第一导向面和所述第二导向面的倾斜角度为13°～17°。

16、本申请的另一方面，提供了一种曲面铣削刀具的使用方法，通过五轴机床操控上述任意一项所述的曲面铣削刀具；

17、所述曲面铣削刀具工作过程中倾斜进给，所述曲面铣削刀具的转速为800r/min～1000r/min，所述曲面铣削刀具的进给率为400mm/min～500mm/min。

18、有益效果

19、本发明的实施例提供了一种曲面铣削刀具及其使用方法，其中曲面铣削刀具通过在容屑槽上开设轴线与刀片相交的第一通孔，并使第一通孔与刀柄轴向的第二通孔连通，能够形成通过吹扫介质的通道，使得通道通过吹扫介质能够清理切屑，避免曲面铣削刀具切削待加工件时切屑堆积损坏待加工件表面，同时还能够避免切屑堆积引发的切削颤振和刀具磨损问题，提高了切削质量，延长了刀具的使用寿命。

技术特征：

1.一种曲面铣削刀具，其特征在于，包括刀柄(1)和刀头(2)，所述刀头(2)设置在所述刀柄(1)上，所述刀头(2)的顶部具有削顶平面(21)，所述削顶平面(21)的外侧周向为内凹结构，形成环形内凹面(22)，所述环形内凹面(22)上沿周向方向均匀设置有至少三个容屑槽(23)，所述容屑槽(23)包括装配槽室和排屑槽室，所述装配槽室包括第一平面、第二平面和第三平面，所述第一平面和第二平面用于定位刀片(3)，所述第三平面用于固定所述刀片(3)，所述排屑槽室设置有第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述刀片(3)相交，所述刀柄(1)沿轴向方向设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，用于通过吹扫介质；

2.根据权利要求1所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述削顶平面(21)与所述刀头(2)的轴线相垂直，所述削顶平面(21)与所述刀柄(1)的间隔距离大于所述刀头(2)的球半径。

3.根据权利要求1所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述刀片(3)包括第一切削面(31)和第一导向面(32)，所述第一切削面(31)与所述第一导向面(32)的结合处为所述第一铣削部(33)，所述第一铣削部(33)与所述刀头(2)的轴线在垂直于所述刀头(2)的轴线的平面上呈角度α设置，28°≤α≤32°。

4.根据权利要求3所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述第一切削面(31)沿所述第三平面朝向所述刀片(3)的方向相对于所述刀片(3)的宽度方向上的中央逐渐倾斜。

5.根据权利要求3所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述第一切削面(31)包括第一圆弧面、第二圆弧面和第三圆弧面；

6.根据权利要求3所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述刀片(3)还包括第二切削面(34)和第二导向面(35)，所述第二切削面(34)与所述第二导向面(35)的结合处为所述第二铣削部(36)，所述第二铣削部(36)与所述削顶平面(21)呈角度β设置，6°≤β≤10°。

7.根据权利要求6所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述第二切削面(34)也沿所述第三平面朝向所述刀片(3)的方向相对于所述刀片(3)的宽度方向上的中央逐渐倾斜。

8.根据权利要求6所述的曲面铣削刀具，其特征在于，第一切削面(31)和第二切削面(34)的结合处设置有第一过渡面(37)，所述第一过渡面(37)为圆弧面和/或平面；

9.根据权利要求6所述的曲面铣削刀具，其特征在于，所述第一导向面(32)和所述第二导向面(35)为斜面，所述第一导向面(32)和所述第二导向面(35)的倾斜角度为13°～17°。

10.一种曲面铣削刀具的使用方法，其特征在于，通过五轴机床操控权利要求1-9任意一项所述的曲面铣削刀具；

技术总结本申请提供了一种曲面铣削刀具及其使用方法，其中曲面铣削刀具包括刀柄和刀头，刀头设置在刀柄上，刀头的顶部具有削顶平面，削顶平面的外侧周向为内凹结构，形成环形内凹面，环形内凹面上沿周向方向均匀设置有至少三个容屑槽，容屑槽包括装配槽室和排屑槽室，装配槽室包括第一平面、第二平面和第三平面，第一平面和第二平面用于定位刀片，第三平面用于固定刀片，排屑槽室设置有第一通孔，第一通孔的轴线与刀片相交，刀柄沿轴向方向设置有第二通孔，第二通孔与第一通孔连通，用于通过吹扫介质；其中，至少部分刀片沿第一方向伸出容屑槽，以形成第一铣削部；其中，至少部分刀片沿第二方向伸出容屑槽，以形成第二铣削部。技术研发人员：孙尧,魏兆成,张逢阳,兰喜东,翁吉铭,雍建华,毕海波,刘海波,王鹏,刘磊,裴立群,程亮,李洪彬,许平尧,王群,费庆男受保护的技术使用者：沈阳透平机械股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17